Физических демонстраций кабинет

(зав. кабинетом – профессор А.И. Слепков).

Физический кабинет был создан в 1755 г. в составе философского факультета, а в 1757 г. там же началось чтение лекций по физике с демонстрацией опытов. С годами коллекция демонстрационных приборов росла и совершенствовалась, активно влияя на эффективность педагогического процесса. Наиболее заметное развитие физический кабинет получил во второй половине XIX века.

С 1882 г. по 1917 г. год кабинет физических демонстраций возглавлял Иван Филиппович Усагин. Это был ученый-самородок и блестящий экспериментатор, который не только обеспечивал все лекционные демонстрации на лекциях профессоров Н.А. Любимова, А.Г. Столетова, Н.А. Умова и П.Н. Лебедева, но и создавал новые оригинальные приборы для учебных и научных целей.

Основная часть демонстрационных приборов закупалась в то время в  Германии, Франции, Бельгии и Швейцарии. Тем не менее в стенах физического кабинета руками мастеров-умельцев были созданы многие превосходные приборы: гальваноскоп (1870–1872, выполнен по заданию проф. Н.А. Любимова механиком Т.М. Симоновым), квадрантный электрометр по схеме Томпсона (1885, И.Ф. Усагин), «Улитка» Умова для определения скорости распространения звука в воздухе (1907, И.Ф. Усагин и В.И. Чибисов), волновая машина (1910, П.Н. Лебедев, Е.В. Богословский, И.Ф. Усагин), инфракрасный спектрограф (1911, К.П. Яковлев) и др.

С лета 1917 г. по май 1918 г. физическим кабинетом заведовал проф. А.А. Эйхенвальд,  с 1918 г. по 1920 г. – проф. К.П. Яковлев,  с 1920 г. по 1930 г. – проф. А.К. Тимирязев. С 1931 г. по 1932 г. кабинетом руководил первый заведующий кафедрой общей физики профессор Сергей Иванович Вавилов. Ему помогали будущие известные профессора, а в те годы молодые ассистенты А.А. Власов и В.С. Фурсов.

С 1932 г. по 1935 г. кафедрой общей физики и кабинетом лекционных демонстраций заведовал профессор Григорий Самуилович Ландсберг. Он был инициатором разработки большого числа новых лекционных приборов (работы С.П. Стрелкова и др.). Много новых демонстраций по оптике и механике Г.С. Ландсберг поставил сам, пользуясь помощью лекционного ассистента и механика Сергея Ивановича Усагина (сына И.Ф. Усагина).

Блестящим лектором и демонстратором физических опытов был Анатолий Болеславович Млодзеевский (1863–1959). За время работы в МГУ он поставил свыше 170 новых лекционных демонстраций. Под редакцией А.Б. Млодзеевского был выпущен цикл методических пособий для преподавателей высшей школы «Лекционные демонстрации по физике» (1948–1959), состоявший из девяти выпусков. Значительная часть описанных в этих книгах лекционных демонстраций была создана еще во времена А.Г. Столетова, П.Н. Лебедева и Н.А. Умова при непосредственном участии И.Ф. Усагина.

К концу 30-х гг. ХХ века в связи с изменением содержания курса общей физики назрела необходимость создания новых лекционных демонстраций. Большую работу в этом направлении осуществили зав. кабинетом М.В. Колбанов, который работал в физкабинете с 1919 г., С.И. Усагин, В.С. Егоров, М.С. Соколова (Подколзина) и механики кабинета С.И. Сой, К.А. Масленников и А.А. Захаров. В этот период были созданы: прибор для демонстрации красной границы фотоэффекта, прибор, моделирующий движение молекул газа в поле силы тяжести, прибор для демонстрации внутреннего трения в газах, была осуществлена модернизация волновой машины Лебедева – Богословского – Усагина.

Профессор С.Э. Хайкин, заведовавший кафедрой общей физики с 1937 по 1944 г., привлек к постановке физических демонстраций будущего профессора С.П. Стрелкова, который предложил ряд новых демонстраций по физическим основам авиации с использованием аэродинамической трубы. Аэродинамическая труба С.П. Стрелкова и ныне используется на лекциях по разделу механики курса общей физики.

В канун Великой Отечественной войны в кабинете физических демонстраций физического факультета МГУ сложился небольшой (8 человек), но очень квалифицированный и дружный коллектив. В годы войны основной состав кабинета остался в Москве. Его возглавлял М.В. Колбанов. С ним работали М.А. Грабовский, В.А. Володкин, В.С. Егоров и М.С. Тихомиров. Позднее к ним присоединился вернувшийся с фронта после тяжелого ранения С.И. Усагин. Весь этот коллектив принимал деятельное участие в проектировании и изготовлении специальных приборов по заданию Государственного Комитета Обороны.

Значительное влияние на работу кабинета физических демонстраций оказал профессор С.Г. Калашников, который в течение 20 лет (1933–1953) блестяще читал лекции по курсу общей физики, а с 1946 г. по 1951 г. исполнял обязанности заведующего кафедрой общей физики. Калашников принимал деятельное участие в проектировании физического кабинета и лекционных аудиторий в новом здании физического факультета МГУ, много сделал для радикального обновления состава приборов и установок.

В 1950 г. после кончины М.В. Колбанова руководить работой кабинета стал С.И. Усагин. За свою жизнь он создал более 50 новых демонстрационных приборов, в том числе прибор для демонстрации рассеяния рентгеновских лучей с использованием счетчика Гейгера, прибор для демонстрации явления аномальной дисперсии, принимал участие в проектировании и изготовлении прибора для демонстрации сил Кориолиса. С.И. Усагин создал и воспитал прекрасный коллектив демонстраторов: М.С. Подколзину, М.Ф. Аверину, В.С. Котович и других.

К моменту переезда в новое здание в кабинете имелось около 770 приборов. За время организации нового кабинета (1950–1954) было приобретено и специально изготовлено 1025 приборов. Кабинет расположился в одноэтажной пристройке, архитектурно замыкающей Центральную, Северную и Южную физические аудитории. Состоит он из двух больших (по 250 м²) залов – Северного и Южного хранилищ и ряда рабочих комнат. Среди новых приборов и установок, полученных кабинетом в связи с переездом в новое здание – весьма совершенный спектропроектор, микропроектор, большой новый демонстрационный осциллограф, новая волновая машина, маятник Жуковского, интерферометр Майкельсона и многое другое.

Большой вклад в постановку демонстраций по оптике и молекулярной физике внес проф. И.А. Яковлев. Он стал редактором-составителем более 150 красочных таблиц и большой коллекции диапозитивов по курсу общей физики. Ряд новых демонстраций был введен доц. К.Н. Баранским: скамья на воздушной подушке с соответствующими опытами по механике и электростатике, сжатие магнитного поля, прецессия намагниченного гироскопа в магнитном поле, термоэлектрический магнит Поля, брэгговская дифракция света на объемном ультразвуке в жидкости и другие. Доц. Т.С. Величкина поставила эффектную демонстрацию внешней конической дифракции и ряд других опытов с поляризованным светом в кристаллах.

Существенная систематизация демонстраций была проведена под руководством заведующей кафедрой общей физики В.И. Ивероновой. В 1964 г. из печати вышла книга «Лекционные демонстрации по физике» (около 40 печатных листов), содержащая описание более 500 лекционных демонстраций, охватывающих все разделы общего курса физики. Авторами книги были профессора А.Б. Млодзеевский, Р.В. Телеснин, И.А. Яковлев, доцент М.А. Грабовский и профессор Института стали и сплавов М.П. Шаскольская. В постановке новых демонстраций в то время принимали участие зав. физическим кабинетом С.И. Усагин, инженер М.В. Малинин, сотрудники кабинета В.С. Егоров, В.А. Кожаткин, М.С. Тихомиров и др. Второе издание книги, в работе над которым принял участие доц. К.Н. Баранский, вышло из печати в 1972 г.

Годы руководства кафедрой общей физики проф. А.Н. Матвеевым совпали с бурным развитием лазерной физики и лазерной техники, широким внедрением вычислительной техники в физический эксперимент. При А.Н. Матвееве кабинет физических демонстраций возглавлял доц. В.В. Корчажкин, а в создании новых демонстраций активное участие принимали инженеры Ю.И. Матушкин и Ю.Р. Шарапов. Накопленный опыт в постановке демонстраций с использованием лазеров (гелий-неоновых, аргоновых, на СО₂, неодимовых) был обобщен в 1985 г. в методическом пособии «Лазеры в лекционном эксперименте» (проф. В.А. Алешкевич, проф. Д.Ф. Киселев, доц. В.В. Корчажкин, под ред. проф. Л.В. Левшина).

Знаменательным событием для кафедры общей физики стало приглашение в 1976 г. в качестве лектора по разделу «Оптика» проф. С.А. Ахманова, который предложил собственную программу курса, во многом отличавшуюся от традиционной. Существенное изменение концепции курса потребовало адекватного изменения набора лекционных демонстраций. Полученное от фирмы «Полюс» оборудование послужило хорошей базой для существенной модернизации не только физкабинета, но и общего физического практикума.

В 1991 г. во главе кафедры общей физики стал проф. В.А. Алешкевич, а кабинет возглавила доц. Н.А. Сухарева. Основная задача, стоявшая перед руководством физкабинета в эти годы, заключалась в максимально полном сохранении интеллектуального и технологического потенциала, накопленного сотрудниками кабинета. Был создан видеокаталог демонстрационного эксперимента, который позволил разработать циклы демонстрационного эксперимента, ориентированные как на преподавателей, так и на учащихся различного уровня.

Изменение технологической структуры исследовательских работ в кабинете физических демонстраций с начала 1980-х гг. заключалось, прежде всего, в массовом внедрении цифровых технологий сбора и обработки результатов эксперимента. В этих работах принимали участие доц. Н.А. Сухарева, проф. В.Е. Куницын, доц. М.В. Семенов, ст. преп. Т.Ш. Мусаев. С середины 1980-х гг. были разработаны автоматизированные модульные комплексы «Дорожка на воздушной подушке», «Стол на воздушной подушке», позволяющие ставить серии количественных демонстрационных экспериментов для раздела «Механика» курса общей физики.

Бурно развивающимся направлением научных исследований в конце прошлого века было численное моделирование физических процессов. Графическое представление процесса моделирования и конечного результата счетного процесса в сочетании с технологическими возможностями мультимедийного аудиторного проецирования позволило создавать образные компьютерные демонстрации, занявшие соответствующую «экологическую нишу» в парке демонстрационного эксперимента.

К 1997 г. в физкабинете из демонстраторов, инженеров и механиков осталось всего 8 сотрудников. Кадровая ситуация стала выправляться после 2002 г. за счет привлечения молодежи (как для демонстраций, так и для методической работы), и в настоящее время в кабинете физических демонстраций работают 15 человек, включая преподавателей и таких опытных демонстраторов, как В.С. Котович, А.М. Корольков, Ф.А. Кувшинов.

С 1997 по 1998 г. кабинетом физических демонстраций заведовал проф. В.С. Русаков, а в 1998 г. заведующим стал проф. А.И. Слепков, до этого руководивший разделом механики общего физического практикума.

Основное направление деятельности КФД в настоящее время – сопровождение лекций по курсу общей физики. Традиционно это осуществлялось для физического, химического, биологического, геологического и географического факультетов, факультетов ВМК и почвоведения. Постепенно этот список стал расширяться. С 2003 г. на физическом факультете стали читаться лекции с демонстрациями для механико-математического факультета МГУ, с 2004 г. – для факультета наук о материалах, с 2005 г. – для факультета искусств и Высшей школы бизнеса МГУ.

Традиционно в физкабинете большое внимание уделяется методической работе, направленной на его развитие. К ней относится не только разработка методики проведения имеющихся экспериментов, но и создание новых установок и демонстраций на их основе. В результате собственных разработок и сотрудничества с вузами России (СПбГУ, ИТМО, МИФИ) физкабинет пополнился новыми приборами и демонстрациями. В указанный период создано, восстановлено и модернизировано более 130 демонстраций.

Стал развиваться модульный принцип построения демонстрационных установок, при котором один и тот же экспериментальный стенд или узел используется для проведения различных экспериментов. Использование миниатюрных видеокамер позволило применять для демонстрационного эксперимента малогабаритные приборы, которые ранее были пригодны только для индивидуальной работы.

Продолжились начатые ранее работы по автоматизации демонстрационного эксперимента, в рамках которых было создано 6 автоматизированных экспериментальных комплексов по механике и оптике и модернизирован один комплекс по оптике (М.В. Семенов, А.А. Якута, А.В. Селиверстов). Для автоматизации использовались не только специализированные измерительные платы, но и стандартные периферийные устройства (последовательные порты, звуковые карты, устройства видеозахвата).

Широкое применение новых информационных технологий привело к развитию нового направления – созданию демонстрационных компьютерных программ. С 1999 по 2005 г. В.А. Ахметьевым, С.Б. Рыжиковым и А.В. Селиверстовым было разработано около 50 компьютерных модельных демонстраций по механике, молекулярной физике и оптике, большинство из которых не имеют аналогов в России и за рубежом. В 2005 г. сотрудниками физкабинета А.А. Якутой и А.В. Селиверстовым были защищены кандидатские диссертации по демонстрационному эксперименту.

Начиная с 1994 г. к методической работе стали активно привлекаться не только сотрудники кабинета, но и студенты физического факультета. За 1999–2005 гг. ими были защищены 15 курсовых работ (в том числе на младших курсах) и 7 дипломных работ.

Важным направлением деятельности кабинета явилось создание подробного каталога демонстраций по разделам. В настоящее время каталог содержит не только список демонстраций, но и их схемы и фотографии, подробные описания, рекомендации для лекторов и демонстраторов по сборке и показу. К 250-летию МГУ были созданы компакт-диски с записями видеодемонстраций по разделам «Электричество и магнетизм» и «Молекулярная физика» (доц. М.В. Семенов, асс. Ю.В. Старокуров).

В 1998 г. был создан сервер кафедры общей физики genphys.phys.msu.ru, на котором, в частности, размещены электронные каталоги оборудования и демонстраций физкабинета.

Большое внимание уделяется распространению накопленного опыта. Сотрудники кабинета физических демонстраций получили 16 авторских свидетельств на изобретения, опубликовали около 15 статей в научно-методических журналах и сборниках, сделали более 50 докладов на российских и международных конференциях, выпустили 4 учебных пособия. Они принимали активное участие в подготовке и проведении ряда научно-методических конференций в Москве и Санкт-Петербурге. Создан раздел «Молекулярная физика» для кабинета физических демонстраций Черноморского филиала МГУ.

 01.11.2010